九江縣電網無功優化研究

摘要：本文結合九江縣電網實際情況，對提高電網供電電壓合格率和功率因數合格率的方法進行研究，以期減小電網線損，確保電網安全。

關鍵詞：無功優化 電網 九江縣

無功優化，就是在特定的系統結構參數及負荷下，通過對某些控制變量的優化所實現的一種無功調節手段，它的作用就是使系統的某一個或多個性能指標實現最優。

近年來，九江縣所轄地區用電負荷持續攀升。在這種情況下，對提高電網供電電壓合格率和功率因數合格率的方法進行研究，以確保供電安全，保障所覆蓋地區的經濟活動正常開展，就成為急需解決的問題。

1 九江縣電網概況

九江縣供電區域位于九江電網中部，是九江電網重要組成部分，擔負著九江出口加工區、城西港區和九江縣永安、新合、港口、江洲等17個鄉（鎮、場、區）9萬余戶36萬居民供電任務。目前新建110KV獅子變及其35KV、10KV配套出線工程已投入運行，大大改善九江縣電網用電結構。

2010年九江縣電網最高負荷為6.52萬千瓦，出現在8月14日23：07時。2011年電網最高負荷為8.51萬千瓦，出現在8月17日20：55時，負荷同比增長30%。

九江縣低壓配電網采用放射狀接線，基本實現分區供電。低壓線路中總長度約為1100km，低壓線路以架空線路為主。

九江縣供電公司對電網功率因數合格率考核要求，具體指標如下：

①正常時期。高峰負荷時段8：00～11：00，14：00～22：00；控制在0.95≤COSΦ≤1.00為合格。

低谷及腰荷負荷時段12：00～13：00，23：00～24：00，1：00～

7：00；控制在0.93≤COSΦ≤0.98為合格。

②春節期間。在不存在無功倒送的狀態下，應將設備運行24h控制在小于或等于0.97的范圍內。

九江縣電網采用的無功補償原則為：“全面規劃、合理布局、分級補償、就地平衡”及“以分散補償為主，集中補償與分散補償相結合；以低壓補償為主，高壓補償與低壓補償相結合；以降損為主，調壓與降損相結合”。這些都符合國家電力公司的《電網建設與改造技術原則》等規定的要求。

35～110kV變電站的容性無功補償裝置主要針對變壓器無功損耗進行補償。同時，在一定的情況下也可以對負荷側進行無功補償。容性無功補償裝置的容量一般設置為主變壓器容量的10%～25%。

配電變壓器低壓側集中補償是配電網的無功補償的主要方式。其容量一般配置為變壓器容量的20%～40%。如果配電網中大量存在的公用變壓器沒有進行低壓補償，就需要配置中壓線路進行補償，再根據線路配備設定具體容量。

2 九江縣電網無功補償方式及整改措施

2.1變電站無功補償。變電站的無功補償都是通過電容器組的投切來進行的，調控班人員通過對各時間段負荷情況、10kV母線電壓和功率因素動態值來決定電容器的投退及調整。

2.2 配網無功補償。10kV配電線路集中補償、隨器補償、隨機補償是配網上無功補償控制的三種主要形式：

①九江縣電網很少使用10kV配電線路集中補償。通常情況下，無功補償裝置只有在線路較長，末端用戶電壓較低的情況下才進行安裝。在其容量選擇上，為了避免輕載時向電網倒送無功，通常以補償局部電網中配電變壓器的空載損耗總值為度。②九江縣配網中無功補償采用的主要方式是隨器補償。這種方式是指將電容器接在配電變壓器二次側，來補償配電變壓器無功，限制農網的無功負荷，使該部分無功能就地平衡。③隨機補償安裝在用戶的用電設備邊上，其優點是不需要頻繁調整補償容量，在用電設備運行時同時投入，在用電設備停運時同時退出。

2.3 無功優化整改措施。近兩年來，九江縣電網功率低谷時段功率因數超上限情況較嚴重。針對電網無功優化存在的問題，通過對電網工作情況的多手段監測和實地考察，在進行專業分析基礎上，出臺了以下整改措施：

明確各部門的職責，建立健全管理考核機制，建立電壓質量與無功電力管理考核機制。將功率因數考核指標進一步細化，分配到各個單位，詳細統計每個基層單位月份指標完成情況，并及時予以通報。

具體考核要求如下：

各供電所所管轄線路在變電站側負荷關口功率總加，即為其負荷功率因數考核范圍。

高峰負荷時段7：30～11：15，13：30～22：45，要求負荷功率因數控制目標0.95≤COSΦ≤1.00。該小指標占“負荷功率因數”的權重為0.5。

腰荷時段：11：30～13：15，將負荷功率因數控制在0.95≤COSΦ≤0.98的范圍內。該小指標占“負荷功率因數”的權重為0.1。

低谷負荷時段0：00～7：15，23：00～23：45，負荷功率因數控制范圍為0.93≤COSΦ≤0.98。該小指標占“負荷功率因數”的權重為0.4。

平均功率因數合格率=高峰權重×高峰時段合格率+腰荷權重×腰荷時段合格率+低谷權重×低谷時段合格率。

由于目前調度自動化系統能夠對各子站功率因素進行24小時動態采集，可以借該平臺在系統上直接編寫相關程序，根據各負荷時段所占的權重來計算平均功率因素的合格率。

2.4 變電站無功管理流程。調度月分析反映變電站負荷變化情況，發現無功投切容量需進行調節的首先匯報到生產技術部；接下來，生產技術部經過分析研究后，將新的調整方案下達給繼電保護人員和變電檢修人員；然后繼電保護人員為變電檢修人員出具新的電容保護整定單；最后，變電檢修人員提出停電申請，調整電容投切容量并將結果及時反饋給生產技術部。

2.5 線路潮流分析。選取線路末端公變臺區低壓側為研究對象，將變壓器出口或變壓器出線箱中具有連接點的供電線路進行分開研究，如右圖所示，將末端供電線路分成3個單元進行研究。

2.6 線路單元優化分析。從提高電壓和降低網損角度分析，無功補償裝置最佳優化補償點，總是選擇在發生最低電壓的桿點與變壓器之間主支路上的某個桿點上，根據補償后所要達到的效果不同，補償點在主支路桿點上變化。

整改措施：可以將并聯補償電容器安裝在功率因數低、供電距離遠的中壓架空線路上。將并聯補償電容器的容量設置為線路配電變壓器總容量的7%～10%。另外，可以通過對配電變壓器進行隨器補償的方法，即對其空載無功損耗進行補償，來提高配電變壓器的利用率、降低其損耗。需要注意的是，不應在低谷負荷時向系統倒送無功。

裝設在大于或等于100kVA的配電變壓器上的無功補償裝置，其容量按照變壓器最大負載率為75%，負荷自然功率因數設計成0.85。補償到變壓器最大負荷時，變壓器高壓側功率至少能達到0.95，或在變壓器容量的20%～40%之間進行設置。但是，在實際運行當中，要想滿足配電變壓器經濟運行的需要，僅僅依照上述經驗來對電力電容器進行配置是不夠的。因為按照這種方式進行無功配置，一方面會使得負荷低谷時出現過補償現象，另一方面也無法滿足負荷高峰出現時的無功需求。由于在低壓線路上的長距離流動，無功潮流也增加了線路損耗。

整改措施：可以在配電變壓器的低壓側，僅對配變空載無功功率進行補償，隨器補償容量就必須設計為配變容量的10%～20%。其余的無功需求則通過兩種途徑進行補償：一是通過負荷附近就地補償，二是在低壓線路上進行輔助補償。此種無功優化一方面可以防止在負荷低谷時出現過補償現象，同時也滿足了負荷高峰時的無功需求。

參考文獻：

[1]李振國.電網的無功補償探討[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2011-09-05（09）.

[2]張廣科，張亞新，楊繼綽.無功補償方式比較與容量確定[J]. 中國電力企業管理，2007（08）.

[3]鹿忠民.功率因數的優化補償[J].中國科技財富，2008（05）.